Eme

Hemul (sau grupul hem ) este un complex chimic care face parte dintr-o familie de compuși numiți porfirine care conțin un atom de fier . Hemul constituie grupul protetic , adică partea neproteică (partea proteică se numește apoproteină ), dintr-o serie de proteine, inclusiv hemoglobina , mioglobina și citocromii . Această moleculă își datorează importanța faptului că poate lega oxigenul , atât sub formă moleculară, cât și în alți compuși (dioxid de carbon, monoxid de carbon CO, H ₂ O etc.) datorită atomului de fier.

Structura

Hemul este alcătuit din patru inele pirolice , interne hemoglobinei, legate între ele prin punți de metină (-CH =) formând un inel tetrapirolic. Patru metil grupări _(CH3), două vinii _(CH2 = CH-) și două propionics (-CH2 - _{_CH2} - COO-) sunt legate de această structură. Atomul de fier este legat în cele din urmă de cei patru atomi de azot dispuși în centrul inelului. Fierul la rândul său poate forma alte două legături, una pe fiecare parte a hemului (numite pozițiile de coordonare a cincea și a șasea ). În hemoglobină și mioglobină, poziția a cincea este ocupată de o histidină . Heme poate veni sub trei forme diferite: heme a , hem b și hem c .

hemul a : diferă de hemul b prin faptul că are o grupare metil oxidată la o grupare formil (CHO), iar unul dintre lanțurile de vinil este înlocuit cu un izopren . Printre enzimele care conțin acest tip de hem este citocrom c oxidaza .
hemul b : este cel mai frecvent dintre cele trei, prezent printre altele în hemoglobină și mioglobină
hem c : este similar cu hem b, cu diferența că cu cele două lanțuri de vinil este legată covalent de apoproteina sa. Printre proteinele care posedă această formă se numără citocromul c

Funcţie

Funcția acestei molecule se bazează pe atomul de fier, capabil de a lega reversibil oxigenul, folosindu-l pentru transportul electronilor în lanțul respirator, în reducerea speciilor reactive de oxigen ( catalază și peroxidază ) sau pur și simplu transportarea acestuia în sânge (hemoglobină) sau prin depozitarea acestuia în mușchi (mioglobină). Deoarece principalul loc de oxidare din celule este mitocondria , multe enzime care conțin hem sunt acolo.

Fierul poate exista în stările de oxidare +2 și +3, dar numai starea de oxidare minoră este capabilă să lege oxigenul. Când fierul se află în starea de oxidare +3, acesta nu mai este capabil să lege oxigenul, iar hemoglobina se numește methemoglobină. Capacitatea hemului de a lega oxigenul, precum și cea de a ține electroni sunt modificate de proteina în care se găsește.

Sinteză

sinteza hemului

Sinteza hemului are loc în citoplasmă și mitocondriul celulei . Procesul enzimatic care produce hem este denumit sinteza porfirinei , deoarece hemul face parte din familia porfirinei. Acest proces de sinteză și enzimele care fac parte din acesta sunt foarte conservate printre diferitele specii. La om, această cale de sinteză servește aproape exclusiv la producerea hemului; la alte specii servește, de asemenea, pentru a produce substanțe similare, cum ar fi cobalamina ( vitamina B12 ). Sinteza hemului începe de la sinteza acidului (delta) -aminolevulinic din aminoacidul glicină și din Succinil-CoA provenind din ciclul Krebs (ciclul acidului citric). Activitatea enzimei responsabile de această reacție ( Ala sintază ) este reglată de nivelul intracelular de fier și de concentrația hemului. Organele implicate în principal în sinteza hemului sunt ficatul și măduva osoasă , deși toate celulele necesită ca acesta să funcționeze bine. Eritrocitele , spre deosebire de precursorii lor, reticulocitele, nu o pot produce.

Uroporphyrinogen III sintaza enzimă intervine în proces.

Degradare

Hemul liber are ca efect principal inducerea formării ROS (specii reactive de oxigen), provocând daune oxidative mediului. Prin urmare, este necesar ca celula să catabolizeze rapid speciile de deșeuri.

După hemoliză, hemoglobina liberă în sânge este capturată mai întâi de haptoglobină (Hp), formând complexul Hb / Hp, care este endocitat de celulele sistemului reticuloendotelial prin intermediul transportorului CD163 (componenta proteică este degradată în aminoacizi și grupul protetic este eliberat). Când disponibilitatea Hp este epuizată, hemul este eliberat din schela de proteine și apoi captat de albumină, HDL / LDL sau hemopexină (Hx), care în mod similar cu Hp contribuie la creșterea rezervei de hem în celulele utilizate pentru catabolismul său , traversând transportorul CD91. ^[1]

Hemul liber este degradat de enzima hemoxigenază (HO-1/2) care duce la formarea bilirubinei , un puternic agent antioxidant gălbui. Hemul celulelor roșii din sânge este descompus în splină . Mai corect, biliverdina și monoxidul de carbon provin mai întâi din deschiderea inelului de porfirină, cu eliberarea atomului central de fier; biliverdina este apoi convertită în bilirubină de către enzima biliverdin reductază .

Rețineți că degradarea inelului generează monoxid de carbon, un gaz toxic cunoscut, care are o afinitate mare pentru hemul însuși. Funcția reală a acestui gaz la locul de producție este, în schimb, de a modula răspunsurile metabolice postume la catabolismul hemului, cum ar fi respirația celulară ( citocrom mitocondrial) și producerea celui de-al doilea mesager GMP ciclic .

Bilirubina prezentă în sânge este preluată de ficat, conjugată cu acid glucuronic și apoi excretată cu bila în tractul intestinal. Aici se transformă în bilinogeni incolori ( urobilinogen , mesobilirubinogen și stercobilinogen ) și apoi în bilini (urobilin și stercobilin ), responsabili de culoarea scaunului.

Boli metabolice

Defectele enzimelor responsabile pentru sinteza sau descompunerea hemului sunt responsabile pentru tulburările moștenite sau dobândite, numite porfirie .

Notă

^ Larsen R., Gouveia Z., Soares M., Gozzelino R. (2012). Citotoxicitatea hemului și patogeneza bolilor inflamatorii mediate de imunitate. Frontiere în farmacologie .

Bibliografie

Stryer L., Biochimie , ediția a patra (cod ISBN 88-08-09806-0 )

Elemente conexe

linkuri externe

Eme , pe Treccani.it - Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
( EN ) Eme , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Controlul autorității	Tezaur BNCF 42237 · LCCN (EN) sh85060147 · GND (DE) 4244498-6 · BNF (FR) cb119813059 (data)

Portalul de biologie

Portalul chimiei

Portalul Medicinii

[1] Larsen R., Gouveia Z., Soares M., Gozzelino R. (2012). Citotoxicitatea hemului și patogeneza bolilor inflamatorii mediate de imunitate. Frontiere în farmacologie .

[1]